그레이수소

그레이수소(Grey Hydrogen)

수소의 분류

그레이수소(Grey Hydrogen)는 석유화학 공정의 부산물로 나오는 부생수소 및 천연가스를 개질해 만드는 개질수소를 말한다. 회색수소라고도 한다. 블루수소와 그린수소보다 훨씬 싸지만 탄소배출량이 상대적으로 많고 부생수소의 생산량이 제한적이라는 단점이 있다. 수소 1kg 생산 시 이산화탄소가 5~10kg 배출된다.

수소연료는 천연가스보다 3배의 연료 효율을 보인다. 그레이수소 단계는 그린수소로 나아가기 위한 필수적 과정이라는 입장이다.

개요

그레이수소는 수소 생산 과정에서 이산화탄소가 가장 많이 발생하는 수소이다. 그레이수소는 천연가스를 고온·고압 수증기와 반응시켜 물에 함유된 수소를 추출하는 개질 방식이다. 즉, 천연가스의 주요 성분인 메탄(CH₄)을 이용해 고온의 반응기에서 수소를 추출하는 수증기 개질법(CH₄ + 2H₂O → CO₂ + 4H₂)이 활용된다.

여기에 석유화학이나 철강 공정 등에서 부수적으로 나오는 부생수소도 그레이수소에 포함된다. 부생수소는 나프타를 분해해 에틸렌·프로필렌 등 석유화학제품의 기초 원료로 만드는 과정에서 발생하는데, 생산량에 한계는 있으나 수소 생산을 위한 추가설비 투자비용 등이 없어 경제성이 높다는 장점이 있다.

수소는 그 생산 방식에 따라 ▷그린수소 ▷그레이 수소 ▷브라운 수소 ▷블루수소로 구분된다. 이와 같이 색깔로 수소를 분류하는 방식은 유럽에서 가장 먼저 시작한 것으로, 유럽연합(EU)은 2016년부터 '그린수소 인증제도(CertifHy Guarantee of Origin)'를 통해 수소의 친환경성을 인증하고 있다. 이 가운데 가장 친환경적인 그린수소는 태양광·풍력 발전 등에서 나온 전기로 물을 전기분해해 생산한다. 가장 많이 이산화탄소를 발생시키는 브라운수소와 그레이수소는 각각 화석연료인 석탄·갈탄이나 천연가스(CH₄)를 통해 생산한다. 블루수소는 이산화탄소를 포집·압축·수송해 지하에 저장하는 CCS(Carbon Capture & Storage) 기술을 적용해 생산하는 수소를 말한다.

그레이 수소 비중

현재 우리가 주로 접하는 수송용 수소는 그레이수소이다. 색이 전달하는 이미지처럼 청정한 수소가 아닌 것을 짐작할 수 있다. 실제로 그레이수소는 메탄(CH₄)이 주성분인 천연가스를 고온·고압의 수증기로 분해해 생산하거나 석유화학·철강 생산 과정에서 부산물로 추출된다. 화석연료인 탄화수소 화합물이 원료이고 수소 추출 과정에서도 화석 에너지가 사용되니 청정하다고 할 수 없다. 그레이보다 다소 색이 밝아졌지만, 블루수소(Blue Hydrogen) 역시 그레이수소가 기반이다.

다만 그레이 수소 생산 과정에서 발생하는 이산화탄소를 포집, 저장하는 'CCS(Carbon Capture & Storage)' 기술이 적용된 것이 차별화된다. 태생적으로는 탄화수소 기반이지만 취약점인 이산화탄소를 모아 가두면서 온실가스 배출을 최소화한 것이 장점이다. 그린수소(Green Hydrogen)는 태양광이나 풍력 같은 신재생에너지로 만들어진 친환경 전력으로 물(H₂O)을 분해해 생산된 수소를 말한다. 그레이나 블루 수소와 달리 자연의 재생에너지 발전 전기가 사용된다는 점에서 궁극의 친환경 수소로 평가된다. 문제는 현시점에서 가장 현실적으로 사용 가능한 것이 그레이 수소라는 점이다. CCS를 적용하거나 수전해하는 방식은 여전히 기술 진화가 필요하고 생산 원가 등에서 경쟁력이 떨어진다.

국제에너지기구(IEA)에 따르면 2015년 전 세계에서 생산된 수소 중 48.0%가 개질수소, 30.0%는 부생수소인 것으로 집계됐다. 그레이 수소는 총 96.0%에 달했다.

참고자료

• 〈그레이 수소〉, 《한경 경제용어사전》
• 〈수소 생산 방식〉, 《시사상식사전》
• 지앤이타임즈, 〈무색 무취 무미 수소에 청정의 ‘色’ 입히고 인증제 도입한다〉, 《GS칼텍스 공식 블로그》, 2021-07-14
• 박상재 기자, 〈수소車③ 무늬만 친환경… '그레이 수소' 비중 96%〉, 《뉴데일리경제》, 2020-07-31

같이 보기

• 그린수소
• 개질수소
• 블루수소
• 브라운수소
• 부생수소
• 수소연료
• 수소경제

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